CN103688113A - 被设计用于与再循环空气处置系统整合的独特doas系统 - Google Patents

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Abstract

一种整合的空气处置系统具有补充空气系统和再循环系统，补充空气系统处理外侧空气，再循环系统混合经处理的外侧空气与建筑物返回空气。补充空气系统可包括过滤器、除湿器、加湿器、除湿器与加湿器的组合和/或排气风扇。混合空气被供应到一结构。

Description

被设计用于与再循环空气处置系统整合的独特DOAS系统
背景技术
本非临时申请要求保护在2011年7月22日提交的美国临时申请No. 61/510,830的权益。
本公开针对于将补充空气(make-up air)专用的室外空气系统与再循环空气处置系统整合的系统和方法，例如以便以高效且有效的方式向数据中心提供空气。
在商用场所通常需要补充空气来满足规范且提供正加压以便减小未调节的室外空气的不希望的渗入。通常由单独于再循环空气处置器的机器来引入补充空气。该补充空气可由专用室外空气系统(DOAS)引入，该专用室外空气系统在室外空气进入建筑物之前处理室外空气。DOAS处理常常包括加湿、除湿、冷却和加热。
带有加湿或除湿/加湿单元的典型补充空气系统在美国专利申请No. 12/929,002中已知且公开。
在单独于系统的地点引入补充空气的典型方案在效能和效率方面具有固有的缺点。特别是在建筑物具有较大再循环空气处置系统的情况下，例如在数据中心中，需要整合补充空气系统与再循环空气处置系统以改进效率且降低成本。
发明内容
文中公开了一种DOAS系统，其提供整合到再循环空气处置系统内的受控制的通风引入。该系统可包括补充空气模块，其能够根据需要例如过滤通风空气、除湿和加湿，以例如控制建筑物压力和露点。
该整合允许用于引入和调节所需量的补充空气的完整且高效的方法和设备。整合的效果可包括最佳能量效率、改进的通风效果、易于控制、降低安装成本和更小的总设备占据面积。
附图说明
图1示出了包括整合补充空气系统与再循环空气系统的整合系统的实施例。
图2示出了另外包括用于补充空气系统内的湿度控制的除湿盘管(coil)的整合系统的实施例。
图3示出了在再循环空气系统内包括加湿部段的整合系统的一部分的实施例。
图4示出了包括再循环空气加湿部段和带除湿盘管的补充空气系统两者的整合系统的实施例。
图5示出了包括带除湿盘管和再循环空气加湿部段的补充空气系统的整合系统的实施例，其通过实施隔离阻尼器而进一步充当室外蒸发冷却的冷凝器以用于从补充空气除湿过程散发压缩热。
具体实施方式
参考图1，其示出了将补充空气整合到再循环空气系统内，外侧空气流140进入补充空气系统。外侧空气流140可通过至少一个补充空气过滤器101和通过补充空气供应风扇102被处理。补充空气供应风扇102调节通过补充空气系统100的空气流。补充空气供应风扇102可为任何类型的风扇，包括送气风扇或涡旋风扇。
经处理的补充空气然后可通过隔离阻尼器(即，补充空气关闭控制)103且作为经处理的补充空气(即，补充系统供应空气)141离开补充空气系统。隔离阻尼器103可以例如当通风功能可操作时打开且根据需要关闭，以隔离再循环空气系统120与通风空气系统，用于维修或其它原因。
经处理的补充空气141然后在进入再循环空气系统120后与建筑物再循环空气150混合。空气的组合因此被充分地过滤以符合相关标准，并且递送的通风空气预期减小到建筑物内的不希望的渗入。
混合的空气151为经处理的补充空气141与建筑物再循环空气150的组合。根据规范且根据需要确立补充空气体积，以确保适当的室内空气品质和建筑物加压。
混合空气151然后通过再循环空气系统120的其余部分被处理且作为建筑物供应空气流152进入建筑物。
参考图2所示的实施例，其中补充空气整合到再循环空气系统内，外侧空气流240进入带有除湿的补充空气系统200。外侧空气流240可通过至少一个补充空气过滤器201被处理。
接着，可由除湿装置202对外侧空气240除湿。除湿过程可例如根据需要在湿润周围条件期间发生以控制建筑物的湿度。除湿过程可在室外空气的露点例如高于59℉时发生。除湿过程可继续直到室外空气的露点例如小于ASHRAE推荐的供应空气露点上限59℉。
本领域中已知的任何除湿装置可用作除湿装置202，包括例如冷冻或致冷水盘管或干燥剂转轮。
对外侧空气240除湿可具有以下优点：例如，降低霉菌的风险并且增加人在建筑物中的舒适度，或者降低可能原本由于高湿度造成的特定类型的电路板腐蚀的风险。
接着，可通过补充空气供应风扇203来处理经除湿的外侧空气240。补充空气然后通过隔离阻尼器(即，补充空气关闭控制)203且作为经处理的空气(即，补充系统供应空气)241离开补充空气系统。
经处理的补充空气然后在进入再循环空气系统220后与建筑物再循环空气250混合。
混合的空气251为经处理的补充空气241与建筑物返回空气250的组合。
通过使外侧空气240通过补充空气系统200的除湿装置203而被充分除湿的混合空气251然后可通过再循环空气系统210的其余部分被处理，并且作为建筑物供应空气流252进入建筑物。
参考图3所示的实施例，其包括可为补充空气系统的加湿部分的再循环空气支流加湿系统310和再循环空气系统320，支流空气加湿系统310可包括也称作绝热型加湿器的直接蒸发冷却器(DEC)312和加湿供应空气风扇313。
DEC 312可为本领域中已知的任何类型的直接蒸发冷却器，例如蒸发介质垫。
可通过从再循环空气系统320的建筑物返回空气(再循环空气流)350取得单独的返回空气支流350a而实现加湿。该返回空气支流350a可作为加湿系统进入空气流351通过隔离阻尼器(即，加湿系统进气关闭控制)311，并且然后通过DEC 312，该DEC 312冷却并加湿该加湿系统进入空气流351。加湿系统进入空气流351然后可通过加湿系统供应空气风扇313且然后通过隔离阻尼器(即，加湿系统供应关闭控制)314。所得到的加湿系统供应空气流352然后可返回进入到再循环空气系统320内。加湿过程的净结果为加湿和冷却，而无需预热或蒸汽。湿垫型加湿的另一益处在于它不需要其它形式的加湿所常常需要的特殊水处理，诸如反渗透或DI。
支流空气350a可为温热的、相对干燥的空气。可向再循环的空气流添加适量的水分以满足例如补充空气或建筑物空间或返回空气的加湿要求。
加湿系统供应空气流352然后可在进入再循环空气系统后以适当比例与建筑物返回空气350混合。混合的空气351为加湿系统供应空气流352与建筑物返回空气350的组合。加湿系统空气与补充空气体积的比可为任何所需的比，例如在2:1与4:1之间。混合的空气353然后通过再循环空气系统的其余部分被处理，并且作为建筑物供应空气354进入建筑物。
参考图4所示的实施例，示出了带有除湿和加湿系统410的补充空气系统400。加湿系统410可被认为是补充空气系统的部分或补充。
在图4中，外侧空气440进入补充空气系统400，并且建筑物返回空气(再循环空气流)450进入再循环空气系统420。若需要，外侧空气440可通过至少一个补充空气过滤器401且然后通过除湿装置402被处理以便被充分除湿。然后，外侧空气440可在通过隔离阻尼器(补充空气关闭)404离开补充空气系统之前通过补充空气风扇403被处理。除湿过程可例如根据需要在潮湿周围条件期间发生以控制建筑物的湿度。除湿过程可在室外空气的露点例如高于59℉时发生。
本领域中已知的任何除湿装置可用作除湿装置404，包括例如致冷水或冷冻盘管或干燥剂转轮。
经过滤的空气可离开隔离阻尼器404且继续作为补充系统供应空气流441。
此外，在支流加湿部分410(其也可被认为是补充空气系统的部分，或备选地其补充)中，可通过从再循环空气系统420的建筑物返回空气(再循环的空气流)450取得单独的返回空气支流450a而实现加湿。该返回空气支流450a可作为加湿系统进入空气流451通过隔离阻尼器(即，加湿系统进气关闭控制)411，并且然后通过DEC 412，该DEC 412冷却并加湿该加湿系统进入空气流451。加湿系统进入空气流451然后可通过加湿系统供应空气风扇413且然后通过隔离阻尼器(即，加湿系统供应关闭控制)414。所得到的加湿系统供应空气流452然后可返回进入到再循环空气系统420内。加湿过程的净结果是加湿和冷却，而无需预热或蒸汽。
加湿系统供应空气流452然后可在进入再循环空气系统后以适当比例与建筑物返回空气450混合。混合的空气453为加湿系统供应空气流452与建筑物返回空气450的组合。混合的空气453然后通过再循环空气系统的其余部分被处理。
经处理的补充空气(来自补充系统供应空气流)441然后可在进入再循环空气系统420后以适当量与混合的空气453或另外与再循环的空气流450组合。空气的组合因此被充分处理以符合建筑物规范、控制建筑物湿度、并且提供适当室内空气品质所必需的通风且减小到建筑物内的不希望的渗入。
所得到的补充混合空气454至少为经处理的补充空气与建筑物返回空气的组合。
补充混合空气454然后可通过再循环空气系统450的其余部分被处理，并且作为建筑物供应空气455进入建筑物。
参考图5所示的实施例，示出了带有除湿和加湿系统510的补充空气系统500。加湿系统510可被认为是补充空气系统的部分或补充。
当包括加湿系统510和除湿补充空气系统500两者时，可有利地在加湿系统内整合蒸发冷却的冷凝部段以用于与基于冷冻的除湿系统联用。在需要除湿的时间段，例如当外侧空气(补充系统进气)540的露点大于59℉时。这可通过完全隔离加湿环路与再循环系统510而实现，并且替代地允许使用DEC 513抽吸周围空气通过，以形成蒸发冷却效果，并且然后通过冷凝器盘管516排出经冷却的周围空气，其中，从除湿系统散发压缩热。
因此，在图5中，外侧空气540可通过补充空气过滤器501被处理。接着，外侧空气540可通过除湿系统502被处理以便充分地除湿。外侧空气540然后可通过补充空气供应风扇503被处理且通过隔离阻尼器(即，补充空气关闭控制)504。补充空气然后作为补充系统供应空气流541离开补充空气系统。
补充系统供应空气541然后可与建筑物返回空气550混合以形成混合的空气554。
混合的空气554然后可通过再循环空气系统520的其余部分被处理，并且作为建筑物供应空气流555进入建筑物。
在补充空气除湿期间，外侧空气560也可通过隔离阻尼器(冷凝器系统外侧空气关闭)进入加湿系统510。然后，外侧空气560可通过DEC 513并且可被蒸发冷却。外侧空气560然后可通过至少一个加湿系统供应空气风扇514。然后可将空气通过冷凝器盘管516排出。排出的空气561然后可通过隔离阻尼器(冷凝器系统排气关闭)517离开该系统，而不进入再循环系统。
此外，在支流加湿部分510(其也可被认为是补充空气系统的部分，或备选地其补充)中，可通过从再循环空气系统520的建筑物返回空气(再循环的空气流)550取得单独的返回空气支流550a而实现加湿。该返回空气支流550a可作为加湿系统进入空气流551通过隔离阻尼器(即，加湿系统进气关闭控制)511且然后通过DEC 513，该DEC 513冷却并加湿该加湿系统进入空气流551。加湿系统进入空气流551然后可通过加湿系统供应空气风扇514且然后通过隔离阻尼器(即，加湿系统供应关闭控制)515。所得到的加湿系统供应空气流552然后可返回进入到再循环空气系统520内。加湿过程的净结果为加湿和冷却，而无需预热或蒸汽。
加湿系统供应空气流552然后可在进入再循环空气系统后与建筑物返回空气550混合。混合的空气553为加湿系统供应空气流552与建筑物返回空气550的组合。混合的空气553然后通过再循环空气系统的其余部分被处理。应注意到，加湿和除湿为从不同时发生的独立过程。
补充空气系统500可受较大空气处置单元控制系统或受单独控制器控制。补充空气系统500可从主空气处理单元控制进给、专用功率进给或另一功率进给接收功率。
补充空气系统过滤器501可选地包括例如预滤器和终滤器。预滤器可例如为大约2英寸深且具有最小效率报告值(MERV)8。
终滤器可为例如大约4英寸深。终滤器可具有例如11、13或更高的MERV额定值。
最后应注意，上文所提到的实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多备选实施例而不偏离如由所附权利要求限定的本发明的范围。在权利要求中，置于括号中的任何附图标记不应被理解为限制权利要求。词语“包括”和“包含”等并不排除除了在任何权利要求或整个说明书中列出的那些之外的元件或步骤的存在。对元件的单数参考并不排除这种元件的复数参考，反之亦然。在列举若干器件的装置权利要求中，这些器件中的若干可由同一项软件或硬件实施。在彼此不同的从属权利要求中陈述某些措施的简单事实并不表示不能使用这些措施的组合来取得益处。

Claims (14)

1. 一种整合的空气处置系统，包括：
补充空气系统，其处理第一空气流；以及
再循环空气系统，其将所述经处理的第一空气流与建筑物返回空气流混合为混合空气流，并且将所述混合空气流供应到一结构。
2. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述补充空气系统包括过滤器，该过滤器过滤所述第一空气流。
3. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述补充空气系统包括除湿器，该除湿器对所述第一空气流除湿。
4. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述补充空气系统包括加湿器，该加湿器通过再循环空气支流的加湿而间接地加湿所述第一空气流。
5. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述补充空气系统包括预滤器和终滤器。
6. 根据权利要求3所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述除湿器将所述第一空气流除湿到足够低的露点，以便确保所述返回空气为不大于59℉的露点。
7. 根据权利要求3所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述加湿器将适当体积流量的再循环空气加湿到一露点水平，使得所述返回空气具有不小于41.9℉的露点。
8. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述补充空气系统还包括：
至少一个压缩机；
至少一个蒸发器盘管；以及
至少一个冷凝器盘管。
9. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，还包括至少两个隔离阻尼器。
10. 根据权利要求1所述的整合的空气处置系统，其特征在于，所述结构包括数据中心。
11. 一种用于整合补充空气系统与再循环空气系统的方法，包括：
将第一空气流引入补充空气系统内；
在所述补充空气系统中处理所述第一空气流；
将所述经处理的第一空气流喷射到所述再循环空气系统内；
混合所述经处理的第一空气流与建筑物返回空气流；以及
将所述混合空气流供应到一结构。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述补充空气系统包括过滤器。
13. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述补充空气系统包括除湿器。
14. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述补充空气系统包括加湿器。
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